陳娟麗，師尚禮，祁　娟

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)學(xué)院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州　730070)

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磷肥與菌肥配施對(duì)青藏高原高寒區(qū)苜蓿草地生產(chǎn)力的影響

陳娟麗，師尚禮，祁娟

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)學(xué)院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州730070)

摘要：以不施肥為對(duì)照，研究了固氮菌肥、磷肥、混合菌肥及磷肥與混合菌肥配施對(duì)高寒區(qū)紫花苜蓿品種金皇后的生長，品質(zhì)特性和土壤微生物量的影響。結(jié)果表明：不同施肥處理后，土壤微生物量和苜蓿的株高、鮮干重、粗蛋白含量均增加，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量均減少。0～10 cm土層的土壤微生物量均高于10～20 cm土層。施加25%磷肥+混合菌肥后，粗蛋白含量最高，為20.58%，比對(duì)照高出3.72%，與其他施肥處理之間有著顯著差異。中性洗滌纖維降低量為1.69%～4.71%，磷肥與混合菌肥配施后的中性洗滌纖維含量低于單施磷肥，高于單施混合菌肥后的含量；酸性洗滌纖維降低量為0.05%～9.98%，磷肥與混合菌肥配施后的ADF含量顯著低于單施磷肥或混合菌肥的含量。施加75%磷肥+混合菌肥時(shí)，酸性洗滌纖維含量最低。磷肥和混合菌肥配施，土壤微生物量磷含量高于單施磷肥或單施混合菌肥的含量。通過灰色關(guān)聯(lián)度分析得出，不同施肥處理對(duì)苜蓿生長品質(zhì)特性和土壤微生物量的影響次序?yàn)椋?0%磷肥+混合菌肥>磷肥>25%磷肥+混合菌肥>固氮菌肥>75%磷肥+混合菌肥>混合菌肥>CK。

關(guān)鍵詞：紫花苜蓿；微生物菌肥；牧草品質(zhì)；土壤微生物量

我國高寒牧區(qū)氣候條件惡劣，冬季漫長，很多地區(qū)的枯草期長達(dá)7個(gè)月之多，飼草料特別是蛋白質(zhì)飼草料嚴(yán)重缺乏[1]，使得飼草料缺乏這一問題在高寒牧區(qū)畜牧業(yè)生產(chǎn)中長期存在。優(yōu)質(zhì)畜產(chǎn)品生產(chǎn)需以優(yōu)質(zhì)飼草料為前提，營養(yǎng)價(jià)值好、粗蛋白含量高的紫花苜蓿在世界上各主要畜牧業(yè)生產(chǎn)國家多有引進(jìn)和培育，而且有大面積的種植和生產(chǎn)[2]。在我國苜蓿的種植面積較大，但當(dāng)前因?yàn)檩^低的產(chǎn)業(yè)化水平及技術(shù)措施，尤其在牧區(qū)，由于環(huán)境等條件的制約和限制，致使苜蓿產(chǎn)量較低，不能滿足家畜對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的需求[3-4]。研究證明，施肥是苜蓿獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的一個(gè)重要栽培措施。隨著對(duì)化學(xué)肥料的長期大量的施用，化肥的利用率降低，造成土壤貧瘠、酸化，甚至導(dǎo)致土壤污染等問題[5]。因此，尋找能替代或部分替代化肥的新肥源(尤其是生物菌肥)倍受關(guān)注[6]，生物菌肥能增加土壤肥力、改善植物環(huán)境[7]。長期的試驗(yàn)探究發(fā)現(xiàn)，單施生物菌肥不能滿足植物生長的需要，特別是在土壤貧瘠的地方，其增產(chǎn)效果有限，若與其他肥料配施，效果顯著[8-9]。

以種植第3年的金皇后紫花苜蓿為試驗(yàn)材料，在2011年6月甘肅省甘南州夏河縣王格爾塘鎮(zhèn)進(jìn)行。通過不同比例的化肥與混合菌肥配施，分析牧草生長，紫花苜蓿品質(zhì)特性和土壤微生物量，用灰色關(guān)聯(lián)理論將各測定指標(biāo)進(jìn)行無綱量化等過程，最后求得關(guān)聯(lián)度，進(jìn)而排出各處理的序位，從而完成對(duì)各施肥處理的綜合評(píng)價(jià)。

試驗(yàn)的目的是為了尋找化肥與混合菌肥之間的最優(yōu)配施方式，為高寒區(qū)合理使用肥料、培育優(yōu)質(zhì)牧草提供科學(xué)依據(jù)。

1材料和方法

1.1研究區(qū)概況

試驗(yàn)在甘肅省甘南州夏河縣王格爾塘鎮(zhèn)進(jìn)行，海拔2 500 m，平均氣溫4℃，最高氣溫28.9℃，最低氣溫-24.6℃。氣候?qū)俸錆駶欘愋?高原大陸性氣候特點(diǎn)比較明顯，年降水量516 mm，全年無霜期56 d，年日照2 296 h，≥0℃年活動(dòng)積溫2 300℃，≥10℃的年積溫215～1 636℃，年日照數(shù)2 500 h，年降水量450 mm，絕對(duì)無霜期40 d，年均蒸發(fā)量1 200～1 350 mm。試驗(yàn)前對(duì)當(dāng)?shù)氐耐寥罓顩r進(jìn)行調(diào)查，土壤營養(yǎng)元素主要是缺氮少磷富鉀。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2011年6月底，按22.5 kg/hm2的播種量種植紫花苜蓿品種金皇后，小區(qū)面積4 m×6 m，在苜蓿返青前施磷酸二銨(150 kg/hm2)、農(nóng)家肥為底肥。試驗(yàn)以不施肥為對(duì)照(CK)，共設(shè)6種處理，分別為：僅添加22.5 kg/hm2固氮菌肥(GN)，22.5 kg/hm2混合菌肥(M)，1 200 kg/hm2磷肥(P)，以及900 kg/hm2磷肥與22.5 kg/hm2混合菌肥(75%P+M)，600 kg/hm2磷肥與22.5 kg/hm2混合菌肥(50%P+M)，300 kg/hm2磷肥與22.5 kg/hm2混合菌肥(25%P+M)。混合菌肥(溶磷菌+固氮菌)屬微生物促生菌，供試菌肥由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供。用一定量的土拌勻，所有肥料混合均勻、開溝條施于行間，深度3～5 cm。試驗(yàn)為完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3次。

1.3樣品的采集

2013年6月底，分兩層(0～10 cm)和(10～20 cm)用土鉆法采集土樣，把采集的土樣裝入無菌袋中。每小區(qū)各取1 m×1 m樣方，刈割地上部分并稱重。將采集的土樣和草樣帶回實(shí)驗(yàn)室，測定土壤微生物量和苜蓿品質(zhì)特性。

1.4指標(biāo)測定

粗蛋白用凱氏定氮法測定[10]，可溶性糖用蒽酮法測定[11]，酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維用范式洗滌法測定[12]，土壤微生物量(碳、氮、磷)采用氯仿熏蒸浸提法測定[13]。

1.5數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

所有指標(biāo)測定均重復(fù)3次，Excel處理數(shù)據(jù)并制圖，SPSS軟件進(jìn)行方差分析，比較各處理間差異的顯著性，用灰色關(guān)聯(lián)理論進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

2結(jié)果與分析

2.1不同施肥處理對(duì)苜蓿株高的影響

各施肥處理后株高均有增加，且與CK差異顯著(P<0.05)(圖1)。自高到低依次為施加P(75.6 cm)>M(74.6 cm)>50%P+M(74.2 cm)>25%P+M(72.6 cm)>75%P+M(70.6 cm)>GN(69.3 cm)>CK(66.4 cm)。單施P處理株高最高，比CK高出13.9%。單施P或M處理的株高高于P與M配施處理的高度，且與施75%P+M處理的株高顯著差異。配施時(shí)，施50%P+M處理的株高最高，但與單施P或M處理株高沒有顯著差異。

圖1　不同施肥處理下苜蓿株高Fig.1　The effect of different fertilizer application on alfalfa height

2.2不同施肥處理對(duì)苜蓿鮮干比的影響

與對(duì)照相比，施肥后苜蓿鮮草產(chǎn)量均增加(表2)。施P處理鮮草產(chǎn)量最高，為18.2 t/hm2，比對(duì)照增產(chǎn)37.6%。其次為25%P+M處理，增產(chǎn)幅度為34.1%。施加75%P+M，50% P+M，25% P+M處理，鮮草產(chǎn)量依次為13.5，15.6和17.7 t/hm2，即在施加等量M的基礎(chǔ)上，隨著配施P量的減少，苜蓿鮮草產(chǎn)量逐漸增加。

施肥后苜蓿干草產(chǎn)量均增加，變化趨勢與鮮草產(chǎn)量變化相一致。它們的增產(chǎn)幅度為2.1%～20.0%，但差異不顯著。干草產(chǎn)量最高的是單施P處理，達(dá)到了4 002 kg/hm2。配施時(shí)，施加25%P+M處理干草產(chǎn)量最高(表1)。

施肥后苜蓿鮮干比最高的是施加25%磷肥+混合菌肥處理，其他順序?yàn)槭┘覯(4.55)>P(4.54)>50%P+M(4.39)>GN(3.99)>CK(3.96)>75%P+M(3.94)。鮮干比是曬制干草或青貯牧草時(shí)重要的考慮因素，在評(píng)價(jià)牧草的適口性時(shí)也是一項(xiàng)重要指標(biāo)。

表1　不同施肥處理下苜蓿鮮、干重及其比值

2.3不同施肥處理對(duì)苜蓿粗蛋白的影響

施肥后苜蓿粗蛋白含量均增加(圖2)。施加25%P+M，粗蛋白含量最高，為20.58%，比對(duì)照高出3.72%，也高于單施P或M處理的粗蛋白含量，與對(duì)照和其他施肥處理之間顯著差異(P<0.05)。單施P或M處理，粗蛋白含量可達(dá)18%以上，與對(duì)照和單施GN處理的粗蛋白含量有著顯著差異，但與施加75%P+M和50%P+M后的粗蛋白含量之間的差異不顯著，這兩種處理間的差異也不顯著。在等量M的基礎(chǔ)上配施時(shí)，隨著配施P量的減少，粗蛋白含量增加。以施25%P+M處理，粗蛋白含量最高。

圖2　不同施肥處理下苜蓿粗蛋白Fig.2　The effect ofdifferent fertilizer application on alfalfa crude protein

2.4不同施肥處理對(duì)苜蓿中性洗滌纖維的影響

施肥后中性洗滌纖維含量均降低(圖3)。施GN處理，NDF含量減少幅度最大，為4.71%，與對(duì)照和單施P處理的NDF含量間差異顯著，與單施M，P與M配施處理的NDF含量差異不顯著。單施M處理，中性洗滌纖維含量降低3.98%，與對(duì)照和單施P處理的中性洗滌纖維含量之間差異顯著，與P和M配施處理的NDF含量差異不顯著。P與M配施處理NDF含量低于單施P后的含量，高于單施M處理的含量，它們之間沒有顯著差異。

圖3　不同施肥處理下苜蓿中性洗滌纖維Fig.3　The effect of different fertilizer application on alfalfa NDF

2.5不同施肥處理對(duì)苜蓿酸性洗滌纖維的影響

施肥后苜蓿酸性洗滌纖維含量均降低(圖4)。單施P或M處理，ADF含量，分別為47.87%、47.65%，降低幅度最小，降低了0.55%、0.77%。與對(duì)照間的差異不顯著，但與其他施肥處理后的ADF含量差異顯著。施加75%P+M處理ADF含量為38.44%，與對(duì)照相比，降低幅度最高，達(dá)9.98%，與對(duì)照和其他施肥處理的ADF含量之間顯著差異。P與M配施，ADF含量顯著低于單施P或M處理的含量。

圖4　不同施肥處理下苜蓿酸性洗滌纖維Fig.4　The effect of different fertilizer application on alfalfa ADF

2.6不同施肥處理對(duì)苜?？扇苄蕴呛康挠绊?/p>

施P處理的可溶性糖含量最高，比對(duì)照高出6.9%，與對(duì)照和施加GN、M、75%P+M和25%P+M處理的可溶性糖含量之間有著顯著差異(圖5)。施加M和75% P+M處理，可溶性糖含量顯著低于對(duì)照，說明這兩種施肥方式不利于可溶性糖的積累。配施處理可溶性糖含量均低于單施P含量，施加50% P+M后，可溶性糖含量最高，與對(duì)照有顯著差異，但與單施P處理沒有顯著差異。

圖5　不同施肥處理下可溶性糖含量Fig.5　The effect of different fertilizer application on WSC content

2.7不同施肥處理對(duì)土壤微生物量的影響

施肥后0～10 cm和10～20 cm土層土壤微生物量碳氮磷含量均增加。0～10 cm土層的微生物量碳氮磷含量均高于10～20 cm土層的含量(圖6)，即隨著土層厚度的增加，土壤微生物量碳氮磷含量均減少。

0～10 cm土層，施處理GN處理，土壤微生物量碳的增加量最大，為77.63 mg/kg，比對(duì)照增加了23.3%，與對(duì)照和其他施肥處理相比差異顯著。施加M處理，土壤微生物量碳含量增加了0.88%，增加量相對(duì)較低，與對(duì)照相比差異不顯著，但與其他施肥處理后的土壤微生物量碳含量有著顯著差異。P與M配施處理，土壤微生物量碳的含量為50%P+M(70.29 mg/kg)>75%P+M(68.13 mg/kg)>25%P+M(67.11 mg/kg)，施加50%P+M處理土壤微生物量碳含量最高。配施后的土壤微生物量碳含量與顯著高于單施M處理的量。在10～20 cm土層，施肥后的土壤微生物量碳含量均高于對(duì)照。施P，GN，M，50%P+M和25%P+M處理的土壤微生物量碳含量與對(duì)照之間的差異不顯著，且這5種施肥處理后的土壤微生物量碳含量間沒有顯著差異。施75%P+M的土壤微生物量碳含量最高，為65.79 mg/kg，與對(duì)照和其他施肥處理的含量存在顯著差異。

0～10 cm土層，施M處理，土壤微生物量氮含量為59.95 mg/kg ，增加量為74.6%，與其他施肥處理存在顯著差異。施50%P+M處理，土壤微生物量氮的含量最大，為66.27 mg/kg，增加幅度為93.0%，與對(duì)照及其他施肥處理后的土壤微生物量氮含量差異顯著。P與M配施時(shí)，土壤微生物量氮的含量為50%P+M(66.27 mg/kg)>75%+M(54.34 mg/kg)>25%P+M(53.26 mg/kg)，單施M和P處理的土壤微生物量氮含量為M(59.95 mg/kg)>P(54.11 mg/kg)，由此可看出，施加50%P+M處理的土壤微生物量氮含量顯著高于單施P和M處理的含量。在10～20 cm土層，施M處理，土壤微生物量氮含量為56.24 mg/kg，漲幅可達(dá)85.73%，與對(duì)照及單施GN和P處理的含量有著顯著差異。P與M配施時(shí)，施加75%P+M處理土壤微生物量氮的含量最高，為56.58 mg/kg，也高于單施P或M處理的含量，與施P處理的土壤微生物量氮含量有著顯著差異，但與施M處理的含量之間沒有顯著差異。

圖6　不同施肥處理下土壤微生物量Fig.6　The effect of different fertilizer application on soil microbial biomass

施肥后土壤微生物量磷含量在0～10 cm和10～20 cm土層均增加。P與M配施處理的土壤微生物量磷含量均高于單施P或M處理的含量。在0～10 cm土層，各種施肥處理與對(duì)照CK(不施肥)差異顯著(P<0.05)。單施P，GN或M處理的土壤微生物量磷含量均高于對(duì)照，漲幅依次為16.83%、14.18%、15.61%，且與對(duì)照有著顯著差異。這3種施肥處理的土壤微生物量磷含量顯著低于P與M配施的含量。P與M配施時(shí)，土壤微生物量磷含量顯著高于單施P、N或M處理的含量。施50% P+M處理，土壤微生物量磷含量最大，增加量為49.6%。在10～20 cm土層，施M處理的土壤微生物量磷含量最小，為42.86 mg/kg，比對(duì)照高出1.86 mg/kg且差異不顯著，但與其他施肥處理后的土壤微生物量磷含量之間差異顯著。P與M配施處理的土壤微生物量磷含量顯著高于單施M處理的含量(圖6)。

2.8不同施肥處理下測試指標(biāo)的灰色關(guān)聯(lián)度分析

選取不同施肥處理下苜蓿生長營養(yǎng)特性和土壤微生物量10個(gè)指標(biāo)進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析，得到以下計(jì)算結(jié)果(表2)。關(guān)聯(lián)度值序位大小為50%磷肥+混合菌肥>磷肥>25%磷肥+混合菌肥>固氮菌肥>75%磷肥+混合菌肥>混合菌肥>CK。根據(jù)灰色系統(tǒng)理論中關(guān)聯(lián)度的分析原則，關(guān)聯(lián)度大的數(shù)列與“參考施肥處理”指標(biāo)最為接近，因此，施加50%磷肥+混合菌肥后效果最好，其次是施加磷肥。

表2　不同施肥處理下所有指標(biāo)的灰色關(guān)聯(lián)度

注:X1 株高；X2 鮮重；X3 干重；X4 粗蛋白；X5 NDF；X6 ADF；X7 WSC；X8 微生物量碳；X9 微生物量氮；X10 微生物量磷

3討論

研究發(fā)現(xiàn)，施肥不僅能提高牧草產(chǎn)量，還能改善牧草品質(zhì)[14-16]。施肥后，苜蓿的株高和鮮干重均增加，說明施肥可促進(jìn)苜蓿的分枝、分蘗，刺激了牧草生長。P與M配施和單施M處理的株高、鮮干草產(chǎn)量沒有顯著差異，若以上述指標(biāo)為生產(chǎn)要求，單施混合菌肥即可。施肥后苜蓿中粗蛋白含量均增加，NDF和ADF含量均減少，說明施肥能改善苜蓿品質(zhì)，同時(shí)也提高了苜蓿的消化率和適口性。P與M配施時(shí)，在等量M的基礎(chǔ)上，隨著配施P量的減少，粗蛋白含量反而增加，說明較低量的磷肥(25%P)與M配施時(shí)，能更有效地提高苜蓿中粗蛋白的含量。這與楊恒山等[17]研究的施加過磷酸鈣量增加到一定程度時(shí)，粗蛋白含量降低相一致。王麗娟等[18]研究發(fā)現(xiàn)，增施磷肥(P2O5=14%)的施用量為0～907.8 kg/hm2范圍內(nèi)，粗纖維含量呈降低趨勢。文霞[19]在研究水肥對(duì)紫花苜蓿生產(chǎn)性能和品質(zhì)影響的研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，磷肥梯度為0～315 kg/hm2(P2O5=12%)NDF含量也表現(xiàn)出減少的趨勢。P與M配施后的ADF含量顯著低于單施P或M后的含量，說明P與M配施更能提高苜蓿的品質(zhì)。

土壤微生物量碳、氮、磷被稱為是土壤活性養(yǎng)分的儲(chǔ)存庫，又能做為植物生長可利用養(yǎng)分的重要來源[20]。施肥后0～10 cm和10～20 cm土層土壤微生物量碳氮磷含量均增加，說明施肥能提高土壤微生物量。這與李娟等[21]研究的單施化肥后土壤微生物量碳、微生物量氮等都有所提高相一致。劉恩科等[22]在不同的農(nóng)田土壤，施加4種不同肥后發(fā)現(xiàn)，土壤中微生物量碳氮都顯著高于長期不施肥處理。P與M配施土壤微生物量磷含量高于單施P或M的含量，說明P與M配施更有益于提高土壤微生物量磷含量。研究發(fā)現(xiàn)，不同的施肥處理對(duì)苜蓿產(chǎn)量品質(zhì)和土壤微生物量的影響不同。通過灰色關(guān)聯(lián)理論進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)得出，施加50%磷肥+混合菌肥處理肥效最好。

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Effects of combined application of phosphate and microbial fertilizer on alfalfa production in cold and arid regions in Qinghai-Tibet Plateau

CHEN Juan-li,SHI Shang-li,QI Juan

(1.CollegeofPrataculturalScience,GansuAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofGrasslandEcosystem，MinistryofEducation/PrataculturalEngineeringLaboratoryofGansuProvince/Sino-U.S.CentersforGrazinglandEcosystemSustainability,Lanzhou730070,China)

Abstract：Taked alfalfa (Gold Queen) as sample,the paper studied the effect of nitrogen fertilizer,phosphate fertilizer,mixed bacterial fertilizer and mixed phosphate with bacterial fertilizer on the growth and quality of alfalfa and soil microbial biomass in cold and arid regions in Qinghai-Tibet Plateau compared with the treatment without fertilizer.The results showed that soil microbial biomass,height,fresh/dry weight and crude protein content of the alfalfa were all increased after various fertilizer treatments,while the content of NDF and ADF were all decreased.The soil microbial biomass in 0～10 cm soil layer were higher than that in 10～20 cm soil layer.After applyed 25% phosphate and mixed bacterial fertilizer,the crude protein content could reach 20.58% ,which was higher about 3.72% than the contrast,the content of NDF decreased to 1.69%～4.71%.Applied mixture of phosphate and mixed bacterial fertilizer,the content of NDF was lower than single phosphate and higher than single mixed bacterial fertilizer,the content of ADF decreased to 0.05%-9.98%,the content of ADF with mixture phosphate and bacterial fertilizer was significantly lower than that of single phosphate or mixed bacterial fertilizer.After applyed 75% phosphate and mixed bacterial fertilizer,the content of ADF was the lowest.The soil microbial biomass after applied mixed phosphate fertilizer and bacterial fertilizer was significantly higher than that of single phosphate or mixed bacterial fertilizer. Based on gray relational analysis of alfalfa production and soil microbial biomass,the rank of fertilizer treatments was 50% phosphate fertilizer +mixed bacterial fertilizer > phosphate fertilizer >25% phosphate fertilizer+mixed bacterial fertilizer>nitrogen fertilizer >75% phosphate fertilizer + mixed bacterial fertilizer > mixed bacterial fertilizer >CK.

Key words：alfalfa；microbial fertilizer；forage quality；soil microbial biomass

中圖分類號(hào)：S 541.9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-5500(2016)02-0027-07

作者簡介：陳娟麗(1988-)，女，甘肅定西人，在讀碩士。

基金項(xiàng)目：公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201003023)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金(CARS-35)資助

收稿日期：2015-06-09； 修回日期：2015-06-15

E-mail：juanlic@163.com

師尚禮，祁娟為通訊作者。